[发明专利]适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法

说明书

本发明涉及适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法，包括如下步骤：开挖基坑并设置竖井刃脚环；将土体挖掘机构置于基坑的底部；架设压力机构以将竖井刃脚环的底部部分压入到土体中，接着向竖井刃脚环的底部灌注浆液并利用土体挖掘机构挖掘土体从而形成泥水，再将所形成的泥水排出进而实现了井内取土；于竖井刃脚环的顶部连接一竖井预制环；利用压力机构下压竖井预制环并重复井内取土的步骤，接着继续拼装新的竖井预制环，重复该步骤直至竖井刃脚环下沉至设计深度。本发明实现了竖井的逐步下沉并置换出竖井内部的土体，在掘进开挖过程中，密闭的泥水舱具有一定的压力，能够保证开挖过程的稳定性，降低该竖井压入过程对周围地层扰动的影响。

技术领域

本发明涉及竖井施工技术领域，特指一种适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法。

背景技术

随着城市不断发展，城市土地资源日益稀缺，城市地下空间的开发将成为未来城市发展的趋势。在城市中心建筑物密集区开挖建设大深度地下空间，往往面临施工场地狭小、周围环境复杂等情况。同时，基坑在开挖时往往会引起地下水位降低和周围土层下沉，严重时可能会引起地层塌陷，给邻近建构筑物带来严重影响。另外，市区地铁、地下高速道路及竖井风井系统等地下工程的建设往往也会受到各方面的限制而给施工带来一定困难。相比之下，压入式竖井掘进施工方法凭借竖井具有埋置深度深、整体刚度大、承载能力强等特点在许多情况下更能适应以上方面的需求，因而在地下工程施工中具有不可替代的竞争力及广泛的应用前景。但随着压入式竖井尺寸和埋深逐渐增大，传统的掘进施工方法应用在软土地区时，常会因这类土具有高含水率、低抗剪强度和低地基承载力等特性存在竖井突沉、超沉、倾斜、偏移等风险，导致周围土层扰动较大，从而制约了此类掘进施工方法的进一步推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法，解决现有的压入式竖井掘进施工在软土地区应用时常发生竖井突沉、超沉、倾斜及偏移等风险导致周围土层扰动较大的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种适合软土地区的主动压入式竖井施工方法，包括如下步骤：

于竖井的施工位置处开挖一设定深度的基坑；

于所述基坑内设与待施工的竖井的尺寸相适配的一竖井刃脚环，且所述竖井刃脚环的下部与所述基坑的底部之间围合形成一密闭的泥水舱；

在设置竖井刃脚环时，提供一土体挖掘机构，将所述土体挖掘机构置于所述基坑的底部并位于所述泥水舱内；

于地面上对应所述基坑处架设压力机构；

利用所述压力机构下压所述竖井刃脚环以使得所述竖井刃脚环的底部有部分压入到土体中，接着向所述泥水舱内灌注浆液并利用所述土体挖掘机构挖掘位于所述竖井刃脚环内的土体，从而使得挖掘下来的土与灌注到泥水舱内的浆液混合形成泥水，再将所形成的泥水自所述泥水舱内排出进而实现了井内取土；在利用所述土体挖掘机构挖掘土体时，向所述泥水舱内注入压缩空气以调节所述泥水舱内的压力以保证土体开挖面处于稳定状态；

待所述竖井刃脚环下压到位后，于所述竖井刃脚环的顶部连接一竖井预制环；

利用所述压力机构下压所述竖井预制环并重复井内取土的步骤，接着再于所述竖井预制环的顶部连接新的竖井预制环，重复该步骤直至所述竖井刃脚环下沉至设计深度；以及

排除所述泥水舱内的泥水，再将所述土体挖掘机构取出，接着向所述泥水舱内注入混凝土以实现封堵所述泥水舱，从而完成了主动压入式竖井的施工。